Más del 99 por ciento de los plásticos de hoy en día provienen del petróleo, pero las nuevas opciones biológicas están disponibles. Iconos de Vectors Market, Freepik y srip., CC BY

¿Qué tienen en común su automóvil, teléfono, botella de refrescos y zapatos? Todos están hechos en gran parte de petróleo. Este recurso no renovable se procesa en un conjunto versátil de productos químicos llamados polímeros, o más comúnmente, plásticos. Terminado 5 mil millones de galones de aceite cada año Se convierten en plásticos solo.

Los polímeros están detrás de muchos inventos importantes de las últimas décadas, como impresión 3D. Los llamados "plásticos de ingeniería", utilizados en aplicaciones que van desde la automoción hasta la construcción y los muebles, tienen propiedades superiores e incluso pueden ayudar a resolver problemas ambientales. Por ejemplo, gracias a los plásticos de ingeniería, Los vehículos son ahora más ligeros, por lo que obtienen un mejor kilometraje de combustible. Pero a medida que aumenta el número de usos, Lo mismo ocurre con la demanda de plásticos.. El mundo ya produce más de 300 millones de toneladas de plástico cada año. El número podría ser seis veces mayor al de 2050.

Los petro-plásticos no son tan malos, pero son una oportunidad perdida. Afortunadamente, hay una alternativa. El cambio de polímeros derivados del petróleo a polímeros que tienen una base biológica podría reducir las emisiones de carbono en cientos de millones de toneladas cada año. Polímeros de base biológica no solo son renovables y más amigables con el medio ambiente para producir, sino que también pueden tener un efecto beneficioso para el cambio climático al actuar como sumideros de carbono. Pero no todos los biopolímeros son creados iguales.

Bioplastics don’t depend on drilling for oil since they get their carbon from CO? already in the atmosphere. QiuJu Song / Shutterstock.com

Bio-polímeros degradables.

Es posible que haya encontrado "bioplásticos”Antes, como utensilios desechables en particular, estos plásticos se derivan de las plantas en lugar del aceite. Dichos biopolímeros se fabrican alimentando azúcares, la mayoría de las veces de caña de azúcar, remolacha azucarera o maíz, a microorganismos que producen moléculas precursoras que pueden purificarse y unirse químicamente para formar polímeros con diversas propiedades.

Los plásticos derivados de plantas son mejores para el medio ambiente por dos razones. Primero, hay una reducción dramática en la energía requerida para fabricar plásticos basados ​​en plantas - por tanto como 80 por ciento. While each ton of petroleum-derived plastic generates 2 to 3 tons of CO?, this can be reduced to about 0.5 tons of CO? per ton of bio-polymer, and the processes are only getting better.

En segundo lugar, los plásticos de origen vegetal pueden ser biodegradables, por lo que no se acumulan en vertederos.

Si bien es ideal para biodegradar los desechables, como las horquillas de plástico, a veces es importante una vida útil más larga: probablemente no querrá que el tablero de su automóvil se convierta lentamente en una pila de hongos con el tiempo. Muchas otras aplicaciones requieren el mismo tipo de resiliencia, como materiales de construcción, dispositivos médicos y electrodomésticos. Los biopolímeros biodegradables tampoco son reciclables, lo que significa que es necesario cultivar y procesar continuamente más plantas para satisfacer la demanda.

Bio-polímeros como almacenamiento de carbono.

Los plásticos, sin importar la fuente, están hechos principalmente de carbono – about 80 percent by weight. While petroleum-derived plastics don’t release CO? in the same way that burning fossil fuels does, they also don’t help sequester any of the excess of this gaseous pollutant – the carbon from liquid oil is simply converted into solid plastics.

Los biopolímeros, por otra parte, son derivado de las plantas, which use photosynthesis to convert CO?, water and sunlight to sugars. When these sugar molecules are converted into bio-polymers, the el carbono está efectivamente encerrado de la atmósfera, siempre y cuando no sean biodegradados o incinerados. Incluso si los biopolímeros terminan en un relleno sanitario, seguirán desempeñando este papel de almacenamiento de carbono.

CO? is only about 28 percent carbon por peso, so polymers comprise an enormous reservoir in which to store this greenhouse gas. If the current world annual supply of around 300 million tons of polymers were all non-biodegradable and bio-based, this would equate to a gigaton — a billion tons — of sequestered CO?, about 2.8 percent of emisiones globales actuales. En una su informe más reciente , the Intergovernmental Panel on Climate Change outlined capturing, storing and reusing carbon as a key strategy for mitigating climate change; bio-based polymers could make a key contribution, up to 20 percent of the CO? removal required to limit global warming to 1.5 degrees Celsius.

El mercado de biopolímeros no degradables.

Estrategias actuales de secuestro de carbono, incluyendo almacenamiento geológico that pumps CO? exhaust underground or agricultura regenerativa que almacena más carbono en el suelo, se apoya en gran medida en la política para impulsar los resultados deseados.

Si bien estos son mecanismos críticos para la mitigación del cambio climático, el secuestro de carbono en forma de biopolímeros tiene el potencial de aprovechar un motor diferente: el dinero.

La competencia basada solo en el precio ha sido un desafío para los biopolímeros, pero éxitos tempranos Mostrar un camino hacia una mayor penetración. Un aspecto interesante es la capacidad de acceder a nuevos productos químicos que no se encuentran actualmente en los polímeros derivados del petróleo.

Las botellas de plástico se pueden reciclar solo un par de veces. hans / pixabay, CC BY

Considerar la reciclabilidad. Pocos polímeros tradicionales son verdaderamente reciclable. En realidad, estos materiales son a menudo reciclados, lo que significa que son adecuados solo para aplicaciones de bajo valor, como los materiales de construcción. Gracias a las herramientas de ingeniería genética y enzimática, sin embargo, propiedades como completa reciclabilidad - que permite que el material se use repetidamente para la misma aplicación - se puede diseñar en biopolímeros desde el principio.

Biopolimeros hoy se basan principalmente en productos de fermentación natural de ciertas especies de bacterias, como la producción de Lactobacillus de ácido láctico, el mismo producto que proporciona la acidez en las cervezas ácidas. Si bien estos constituyen un buen primer paso, las investigaciones emergentes sugieren que la verdadera versatilidad de los biopolímeros se desatará en los próximos años. Gracias a Moderna capacidad para diseñar proteínas y modificar el ADN., custom design of bio-polymer precursors is now in reach. With it, a world of new polymers become possible – materials in which today’s CO? will reside in a more useful, more valuable form.

Los aviones también están empezando a fabricarse de polímeros, los biopolímeros son el siguiente paso. Eric Salard / Wikimedia Commons, CC BY-SA

Para que este sueño se haga realidad, se necesita más investigación. Mientras que los primeros ejemplos están aquí hoy, como el parcialmente base biológica de Coca-Cola PlantBottle - la bioingeniería requerida para lograr muchos de los nuevos biopolímeros más prometedores aún se encuentra en la etapa de investigación, como alternativa renovable a la fibra de carbono que podría usarse en todo, desde bicicletas hasta palas de aerogeneradores.

Las políticas gubernamentales que apoyan el secuestro de carbono también ayudarían a impulsar la adopción. Con este tipo de apoyo, el uso significativo de biopolímeros como almacenamiento de carbono es posible en los próximos cinco años, una línea de tiempo con el potencial de hacer una contribución significativa para ayudar a resolver la crisis climática.

Acerca de los Autores

Joseph Rollin, investigador postdoctoral en bioenergía, Laboratorio Nacional de Energía Renovable y Jenna E. Gallegos, Investigadora Postdoctoral en Ingeniería Química y Biológica, Universidad del Estado de Colorado

Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.

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